汽車?yán)碚撟鳂I(yè)Matlab程序輕型貨車動(dòng)力性能評(píng)價(jià)

1、輕型貨車動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)4209XX班姓名：XX學(xué)號(hào)：XXXXXXXX已知條件該輕型貨車相關(guān)參數(shù)如下：裝載質(zhì)量2000kg整車裝備質(zhì)量1800kg總質(zhì)量（總重G）3800kg（38062.8 N）車輪半徑（r）0.367 m傳動(dòng)系機(jī)械效率滾動(dòng)阻力系數(shù)f =0.013空氣阻力系數(shù) X 迎風(fēng)面積主減速器傳動(dòng)比飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量二前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量四后輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量軸距質(zhì)心至前軸的距離（滿載）質(zhì)心高變速器傳動(dòng)比（數(shù)據(jù)見下表）變速器傳動(dòng)比數(shù)據(jù)如下：擋位1擋2擋3擋4擋5擋傳動(dòng)比5.562.7691.6441.000.793發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速為 ，最高轉(zhuǎn)速為 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性的曲線擬合公式為：驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖車速k

2、m/h滾動(dòng)阻力：空氣阻力：行駛阻力：N驅(qū)動(dòng)力 ：利用matlab繪出出每一擋的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖如下：圖 1汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖最高車速和最大爬坡度l 最高車速點(diǎn)：圖 1汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖中五擋驅(qū)動(dòng)力曲線與行駛阻力曲線的交點(diǎn)。由驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡方程：可利用matlab求解出求解出最高車速為：l 最大爬坡度的計(jì)算最大坡度角滿足方程：顯然一擋的爬坡度最大，可求解出但過于復(fù)雜，可對(duì)上式進(jìn)行分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力與空氣阻力之差最大時(shí)，剩余的驅(qū)動(dòng)力全部用來克服道路阻力，此時(shí)爬坡度最大?？衫胢atlab先找到該車所能克服的道路阻力 的最大值為：13125.7359567165 N那么最大

3、動(dòng)力因數(shù)為從而可求得最大坡度角為那么最大爬坡度為l 克服最大爬坡度時(shí)相應(yīng)的附著率計(jì)算1. 計(jì)算靜態(tài)軸荷的法向反作用力25400.85N2. 動(dòng)態(tài)分量 3. 空氣升力由于此時(shí)車速很小，空氣升力可忽略不計(jì)4. 滾動(dòng)阻力偶產(chǎn)生的部分 也很小，可忽略不計(jì)。后驅(qū)動(dòng)輪的附著率為：加速性能評(píng)價(jià)假設(shè)換擋所用時(shí)間忽略不計(jì)，坡度阻力。l 繪制該貨車各擋的行駛加速度曲線由汽車行駛方程得：式中：結(jié)合圖 1汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖中的相關(guān)數(shù)據(jù)可容易求得該輕型貨車的各擋的行駛加速度曲線如下圖所示：圖 2汽車的行駛加速度曲線l 繪制加速度倒數(shù)曲線由圖 2汽車的行駛加速度曲線，可看出在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作范圍內(nèi)各擋的行駛加速度曲

4、線沒有交點(diǎn)。那么最佳換擋時(shí)刻的車速為各擋所對(duì)應(yīng)的最高車速即在1-4檔范圍內(nèi)加速行駛至發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)入下一個(gè)較高的擋位。此時(shí)加速度為一個(gè)關(guān)于車速的分段函數(shù)：式中（i=2，3，4）為相應(yīng)擋位的換擋車速于是可得到該輕型貨車在2擋啟動(dòng)時(shí)的加速度倒數(shù)曲線應(yīng)該為：圖 3二擋行駛時(shí)的加速度倒數(shù)曲線l 繪制加速時(shí)間曲線對(duì)圖 3二擋行駛時(shí)的加速度倒數(shù)曲線中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值積分（本文中利用matlab梯形積分命令comtapz（）和trapz（）命令進(jìn)行數(shù)值積分），得到車速時(shí)間曲線如下圖所示：圖 4二擋原地起步加速時(shí)間曲線由程序輸出當(dāng)加速至70km/h時(shí)的加速時(shí)間為：25.9869498936328 s。另外如

5、果用一擋起步的話相應(yīng)的加速度加速時(shí)間為：s一擋原地啟動(dòng)相關(guān)相關(guān)曲線圖見附錄。l 附錄clear% Function : 汽車?yán)碚撟鳂I(yè)1 %Author : %Email : %Date : 2012/3/26%clc%基本參數(shù)% G: 總重 r: 車輪半徑 f: 滾動(dòng)阻力系數(shù) m: 總質(zhì)量%ita: 傳動(dòng)系機(jī)械效率 CDA: 空氣阻力系數(shù) x 迎風(fēng)面積%i0: 主減速器傳動(dòng)比 If: 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量%Iw1: 二前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Iw2: 二后輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ig: 變速器傳動(dòng)比% a: 質(zhì)心至前軸的距離 L： 軸距 hg： 質(zhì)心高G = 38062.8; r = 0.367; f = 0.013;it

6、a = 0.85; CDA = 2.77; i0 = 5.83;If = 0.218; Iw1 = 1.798; Iw2 = 3.598;a = 1.947; L = 3.2; hg = 0.9;m = 3880; n = 600 : 1 : 4000; %繪制驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖 k = 0; Ff = G * f; %滾動(dòng)阻力for ig = 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793 k = k+1; %擋位 Ft(k,:)= (-19.313 + 295.27 * (n/1000) - 165.44 * (n/1000).2 + . 40.874 * (n/1000).3

7、 - 3.8445 * (n/1000).4) *ig*i0 * ita/r; ua(k,:)= 0.377 * n * r/i0/ig; delta(k,:) = 1 + (Iw1 + Iw2)/(m*r2) + If*ig2*i02*ita/(m*r2); plot(ua(k,:),Ft(k,:),'LineWidth',2); hold onendu = linspace(0,max(ua(5,:),100000);Fw = CDA * u.2/21.15;plot(u,Fw+Ff,'r','LineWidth',1); %輸出驅(qū)動(dòng)力與行駛

8、阻力平衡圖 %求解最高車速syms nn; i0=5.83; ig = 0.793;FT = (-19.313 + 295.27 * (nn/1000) - 165.44 * (nn/1000)2 . +40.874 * (nn/1000)3 - 3.8445 * (nn/1000)4) *ig*i0 * ita/r;FF = CDA * (0.377 * nn * r/i0/ig)2/21.15+Ff;FT = eval(FT); FF = eval(FF);s = solve(FF - FT);ua_max = 0.377*eval(s(1)*r/ig/i0 %輸出最高車速 %求解最大爬坡

9、度Fw1 = CDA * ua(1,:).2/21.15;Fo = Ft(1,:)-Fw1; DImax = max(Fo)/G; %最大動(dòng)力因數(shù)alpha = asin(DImax-f*sqrt(1-DImax2+f2)/(1+f2);i_max =tan(alpha) %輸出最大爬坡度%計(jì)算最大爬坡度相應(yīng)的附著率Fzs2 = G*(a*cos(alpha)/L + hg*sin(alpha)/L) %后輪點(diǎn)面法向反力s = i_max/(a/L) %加速性能評(píng)價(jià)ua1 = max(ua(1,:); ua2 = max(ua(2,:); ua3 = max(ua(3,:);ua4 = max

10、(ua(4,:); %換擋時(shí)刻的速度ua_all = ua(2,:) ua(3,:) ua(4,:) ua(5,:);Fw_p = CDA * ua.2/21.15; %每擋對(duì)應(yīng)的空氣阻力delta_a = delta * ones(1,length(Ft);a_p = (Ft - Fw_p-Ff)./(m*delta_a); %各擋加速度figure; %繪制汽車行駛加速度曲線for k =1:5 plot(ua(k,:),a_p(k,:),'LineWidth',2) hold onend%二擋起步時(shí)加速度數(shù)據(jù)a= (a_p(2,:).* (ua(2,:)>0&

11、;ua(2,:)<=ua2); a_p(3,:).* (ua(3,:)>ua2&ua(2,:)<=ua3); a_p(4,:).* (ua(4,:)>ua3&ua(2,:)<=ua4); a_p(5,:).* (ua(5,:)>ua4);a_2 = a(1,:) a(2,:) a(3,:) a(4,:);si = find(a_2(:,:)<0.06); a_2(si) = ; ua_all(si) = ;figure;plot(ua_all,1./a_2,'LineWidth',2) %繪制汽車二擋啟動(dòng)時(shí)加速度倒數(shù)曲線

12、 a2 = a(1,:); a3 = a(2,:); a4 = a(3,:); a5 = a(4,:);a2(a2(:,:)<0.06) = ; a3(a3(:,:)<0.06) = ; a4(a4(:,:)<0.06) = ; a5(a5(:,:)<0.06) = ; u = ua_all/3.6; du = 0.377 * r./(3.6*i0*5.56 2.769 1.644 1.00 0.793);t=cumtrapz(1./a2)*du(2) cumtrapz(1./a3)*du(3)+trapz(1./a2)*du(2). cumtrapz(1./a4)*du(